TWI472853B - 光學補償膜及其製造方法 - Google Patents

Description

光學補償膜及其製造方法

本發明是有關於一種光學補償膜及其製造方法。

液晶顯示器已逐漸取代傳統的陰極射線管(CRT)，並成為主流技術。液晶顯示器係利用其中液晶分子的雙折射性質，來控制光線之穿透或遮蔽，而達成顯示器之功能。眾所皆知，液晶顯示器具有視角的問題。因此，許多研究者致力於改善液晶顯示器視角不佳的問題。

目前以開發的改善液晶顯示器視角的相關技術包括有光學補償膜、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)技術及IPS(In-Plane Switching)技術，MVA及IPS兩項技術是藉由改善液晶顯示面板結構，來達成改善視角之目的。光學補償膜技術是在一般液晶面板外，額外附加一層光學補償膜，藉此改善液晶顯示器的視角。光學補償膜可整合在偏光片中，並隨著偏光片一起整合在液晶面板中。因此，從製程上而言，光學補償膜技術具有特別的優勢。

然而、習知的光學補償膜在大視角時，仍會發生紅光及藍光漏光的問題。因此，目前亟需一種嶄新的光學補償膜，期能改善上述問題。

因此，本發明之一態樣係提供一種光學補償膜係針對 不同波長區間之光線提供不同之補償值，俾能改善上述問題。此光學補償膜包含一基材以及一液晶層。液晶層配置於基材上，且液晶層具有一第一厚度以及一第二厚度以分別定義一第一區域以及一第二區域。第二區域鄰接第一區域，且第二厚度大於第一厚度。

依據本發明一實施方式，上述基材具有一表面微結構，且表面微結構位於鄰接液晶層之一側。表面微結構包含一第一微結構以及一第二微結構，其分別位於第一區域以及第二區域下方，且第一微結構之厚度大於第二微結構之厚度。表面微結構為一紫外光可硬化樹脂所製成。

依據本發明一實施方式，上述光學補償膜可更包含一配向膜位於基材與液晶層之間，且配向膜鄰接液晶層。

依據本發明一實施方式，上述液晶層具有一第三厚度以定義一第三區域，第三區域鄰接第二區域，且第三厚度大於第二厚度。

依據本發明一實施方式，上述基材為一雙折射性基材，且第一厚度為約1.6μm至約1.7μm，第二厚度為約1.7μm至約1.8μm，第三厚度為約2.0μm至約2.1μm。

依據本發明一實施方式，上述基材為一光學等向性基材，且第一厚度為約2.3μm至約2.4μm，第二厚度為約2.4μm至約2.5μm，且第三厚度為約2.7μm至約2.8μm。

本發明之另一態樣，係提供一種用於液晶面板之光學補償膜，其包含一基材、一微結構層以及一液晶層。微結構層形成於基材之一表面上。微結構層包含複數個第一微結構以及複數個第二微結構。第一微結構以及第二微結構 係規則排列於基材上，且每一個第一微結構鄰接至少一個第二微結構。第一微結構之厚度大於第二微結構之厚度。液晶層覆蓋微結構層，其中液晶層在第一微結構上方以及第二微結構上方分別具有一第一厚度以及一第二厚度，且第一厚度小於第二厚度。

本發明之又一態樣，係提供一種製造光學補償膜之方法，此方法包含以下步驟。形成一紫外光可硬化樹脂層於一基材上。以一物件印壓紫外光可硬化樹脂層，以形成一微結構層，微結構層具有第一高度及第二高度，且第一高度不同於第二高度。以紫外光照射微結構層，使微結構層硬化。然後，形成一液晶層於硬化之微結構層上方。

與現有技術相比，本發明的光學補償膜，具有多個不同區域，分別對不同波長區間的光線進行光學補償，可避免在大視角時，發生紅光及藍光漏光的問題。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。

在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式， 熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。

第1圖係繪示根據本發明一實施方式之光學補償膜100的的剖面示意圖。在此揭露之光學補償膜100，可應用於利用雙折射性質之光閥(light valve)顯示裝置，例如液晶顯示器，用以改善顯示器的視角、對比及畫面品質。如第1圖所示，光學補償膜100包含一基材110以及一液晶層120。

基材110用以支撐其上的液晶層120，並讓光學補償膜100具有適當的機械性質。基材110為對可見光穿透的材料所製成。此種對可見光穿透的材料可例如為三乙醯纖維素(TAC)等之纖維素系樹脂、聚酯系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚苯乙烯系、丙烯酸系、乙酸酯系等之透明樹脂等。此外，諸如丙烯酸系、胺酯系、丙烯酸胺酯系、環氧系、矽酮系等之熱固性樹脂或紫外光硬化型樹脂等亦可應用於本發明中。在一實施方式中，基於考慮偏光特性與耐久性，基材110包含TAC材料。

液晶層120配置於基材110上，且液晶層120具有至少兩個不同厚度。詳言之，如第1圖所示，液晶層120可具有一第一厚度d1以及一第二厚度d2，且第一厚度d1以及第二厚度d2分別在液晶層120中定義出第一區域R1以及第二區域R2。第二區域R2中液晶層的厚度(即第二厚度d2)大於第一區域R1中液晶層的厚度(即第一厚度d1)。在第1圖所繪示的實施方式中，第二區域R2鄰接第一區域R1。

在一實施方式中，液晶層120另外還具有一第三厚度 d3以定義一第三區域R3，如第1圖所示。第三區域R3鄰接第二區域R2，且第三厚度d3大於第二厚度d2。換言之，液晶層120具有一類似階梯狀的結構，而具有三種不同厚度。

在另一實施方式中，基材110包含一表面微結構112，且表面微結構112位於鄰接液晶層120之一側。在本實施方式中，表面微結構112包括一第一微結構114以及一第二微結構116，且第一微結構114之高度h1大於第二微結構116之高度h2。第一微結構114及第二微結構116分別對應於液晶層120的第一區域R1及第二區域R2。具體而言，第一與第二微結構114、116分別位於第一區域R1與第二區域R2的下方，而讓液晶層120的第二厚度d2大於第一厚度d1。在本實施方式中，液晶層的第三區域R3下方並不具有表面微結構112，因此第三厚度d3大於第二厚度d2。在一實施例中，表面微結構112可規則性排列，而使液晶層120的第一區域R1、第二區域R2及第三區域R3呈現對應的規則性排列。在一實施例中，表面微結構112可例如為紫外光可硬化樹脂所製成。

液晶層120具有雙折射性，因此不同的液晶層120厚度具有不同的相位延遲(retardation)效果，用以補償不同波長的光線。在業界而言，相位延遲一般以△n×d表示，其中△n表示雙折射性材料在兩個垂直軸向上的折射率差異，d表示光學路徑。不同波長的光線具有不同的折射率，因此在本發明之實施方式中，係針對不同波長區間的光線，設計不同的液晶層厚度(此即光學路徑d)，而達成讓各 種不同波長區間的光線具有接近的相位延遲。

具體而言，在液晶層120具有三種不同厚度的實施方式中，因短波長區間之光線相位延遲相對較大，而第一區域R1的液晶層具有最小厚度(第一厚度d1)，故可用以補償短波長區間的光線(例如藍色光)。因長波長區間之光線相位延遲相對較小，而第三區域R3的液晶層具有最大厚度(第三厚度d3)，故可用以補償長波長區間的光線(例如紅色光)。第二區域R2的液晶層，則可用以補償中波長區間的光線(例如綠色光)。在一應用實例中，液晶層120的第一區域R1對應液晶面板中的藍色畫素。類似地，第二區域R2及第三區域R3可分別對應於液晶面板中的綠色畫素及紅色畫素。第一區域R1、第二區域R2及第三區域R3的寬度可分別設計為液晶面板中藍色畫素、綠色畫素及紅色畫素的寬度，並對應於面板中的藍色畫素、綠色畫素及紅色畫素配置。在上述實施方式，第一區域R1、第二區域R2及第三區域R3的寬度可例如為約100 μm至約400 μm，更具體為約200 μm至約350 μm。

在習知技術中，光學補償膜通常針對綠色光進行設計與補償，因此在大視角時，藍光與紅光會發生漏光現象，造成畫面品質不良以及對比下降。相較於習知技術，根據本發明一實施方式之光學補償膜，具有多個不同區域，分別對不同波長區間的光線進行光學補償，而能有效改善習知技術的缺點。

基材110可為光學等向性的基材或者具雙折射性的基材。基材110的光學性質會影響第一區域R1、第二區域 R2及第三區域R3中液晶層的厚度設計。因此，本發明亦揭露對於對於不同基材而設計之不同液晶層厚度的實施方式，詳述如下。

在一實施方式中，基材110為光學等向性基材。液晶層中第一區域R1、第二區域R2及第三區域R3的△n×d分別為約320 nm、約340 nm、及約380 nm。在一特定實施例中，液晶層之△n約為0.139，因此第一厚度d1為約2.3μm至約2.4μm，第二厚度d2為約2.4μm至約2.5μm，第三厚度d3為約2.7μm至約2.8μm。

在另一實施方式中，基材110為雙折射性基材，基材的△n×d約為100 nm，而液晶層中第一區域R1、第二區域R2及第三區域R3的△n×d分別為約320 nm、約340 nm、及約380 nm。在此實施方式中，液晶層之△n約為0.139，因此液晶層的第一厚度d1為約1.6μm至約1.7μm，第二厚度d2為約1.7μm至約1.8μm，第三厚度d3為約2.0μm至約2.1μm。

此外，液晶層120可針對不同型態的液晶顯示器，而有不同的組成型態。舉例而言，若光學補償膜100應用於TN(Twist Nematic)型態的液晶顯示器或應用於VA(Vertical Alignment)型態的液晶顯示器，液晶層120包含A板(A-plate)及C板(C-plate)。上述A板及C板皆具有單軸性光學異向性，A板之光軸係平行於層體的延伸面，C板之光軸係垂直於層體的延伸面。

在另一實施方式中，光學補償膜100更包含一配向膜130位於基材110與液晶層120之間，如第2圖所示。配 向膜130鄰接液晶層120，用以提供液晶層120所須的方向性配向。配向膜130大致沿著基材110的表面形成，因此液晶層120亦具有多個不同的厚度。

根據本發明之另一態樣，係提供一種製造光學補償膜之方法。第3圖繪示本發明一實施方式之光學補償膜製造方法200的流程圖。

在步驟210中，在一基材上形成一紫外光可硬化樹脂層。形成紫外光可硬化樹脂層的方法可例如為狹縫塗佈法(slit coating)、滾筒式塗佈法(roller coating)或模具式塗佈法(Die coating)等。在基材上塗佈紫外光可硬化樹脂層後，可選擇性地進行一乾燥步驟，以移除其中的溶劑。上述紫外光可硬化樹脂材料，在經紫外光照射前，具有適當的流動性。但是經紫外光照射後，將發生硬化而具有一定的硬度。根據本發明之實施方式，對於紫外光可硬化樹脂材料的選擇，較佳地是此紫外光可硬化樹脂材料對可見光具有適當的穿透率。

在步驟220中，以一物件印壓紫外光可硬化樹脂層，以形成一微結構層。在一實施方式中，係藉由一滾筒滾壓上述紫外光可硬化樹脂層。滾筒的表面形成有特定的凹凸微結構，藉由滾壓步驟而將滾筒上的凹凸輪廓轉印至紫外光可硬化樹脂層上，而形成微結構層。具體而言，微結構層具有與滾筒的凹凸輪廓互補的凸凹輪廓，而使微結構層具有一第一高度及一第二高度，且第一高度不同於該第二高度。

在步驟230中，以紫外光照射微結構層，使微結構層 硬化。紫外光的波長及照射時間，可根據材料的種類調整。在微結構層硬化後，可非必要性地對硬化後的微結構層進行配向製程，例如可進行習知的滾刷製程(rubbing process)，以利後續步驟中的液晶分子配向。或者，在微結構層後硬化，可非必要性地形成一配向層於硬化後的微結構層上，隨後再對配向層進行一配向程序，在此實施方式中，配向步驟可例如為光配向(Photo Alignment)法。

在步驟240中，形成一液晶層於硬化的微結構層上方。形成液晶層的方式可例如為狹縫塗佈法(slit coating)或其他適當的方法。在一實施方式中，將含有液晶分子的流體塗佈在硬化的微結構層上，隨後再進行熱製程，以形成上述液晶層。

根據本發明之又一態樣，係揭露一種應用於液晶顯示面板之光學補償膜。此光學補償膜包含基材110、微結構層(亦即第1圖繪示之表面微結構112)以及液晶層120。微結構層形成於基材110之表面上，且微結構層包含複數個第一微結構114以及複數個第二微結構116。第一微結構114以及第二微結構116係規則排列於基材110上，且每一個第一微結構114鄰接至少一個第二微結構116。再者、每一個第一微結構114的厚度大於任何一個第二微結構116的厚度。液晶層120覆蓋在微結構層上。液晶層120在第一微結構114上方以及第二微結構116上方分別具有第一厚度d1以及第二厚度d2，且第一厚度d1小於第二厚度d2。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和 範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧光學補償膜

110‧‧‧基材

112‧‧‧表面微結構

114‧‧‧第一微結構

116‧‧‧第二微結構

120‧‧‧液晶層

130‧‧‧配向膜

200‧‧‧方法

210、220、230、240‧‧‧步驟

d1‧‧‧第一厚度

d2‧‧‧第二厚度

d3‧‧‧第三厚度

R1‧‧‧第一區域

R2‧‧‧第二區域

R3‧‧‧第三區域

h1、h2‧‧‧高度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示本發明一實施方式之光學補償膜的的剖面示意圖。

第2圖係繪示本發明另一實施方式之光學補償膜的的剖面示意圖。

第3圖本發明一實施方式之製造光學補償膜方法的流程圖。

100‧‧‧光學補償膜

110‧‧‧基材

112‧‧‧表面微結構

114‧‧‧第一微結構

116‧‧‧第二微結構

120‧‧‧液晶層

d1‧‧‧第一厚度

d2‧‧‧第二厚度

d3‧‧‧第三厚度

R1‧‧‧第一區域

R2‧‧‧第二區域

R3‧‧‧第三區域

h1、h2‧‧‧高度

Claims (9)

1. 一種光學補償膜，其包含：一基材；以及一液晶層，配置於該基材上，該液晶層具有一第一厚度、一第二厚度以及一第三厚度以分別定義一第一區域、一第二區域以及一第三區域，其中該第二區域鄰接該第一區域，該第三區域鄰接該第二區域，且該第二厚度大於該第一厚度，該第三厚度大於該第二厚度。
2. 如請求項1所述之光學補償膜，其中該基材具有一表面微結構，且該表面微結構位於鄰接該液晶層之一側。
3. 如請求項2所述之光學補償膜，其中該表面微結構包含一第一微結構以及一第二微結構分別位於該第一區域以及該第二區域下方，且該第一微結構之一厚度大於該第二微結構之一厚度。
4. 如請求項2所述之光學補償膜，其中該表面微結構為一紫外光可硬化樹脂所製成。
5. 如請求項1所述之光學補償膜，更包含一配向膜位於該基材與該液晶層之間，且該配向膜鄰接該液晶層。
6. 如請求項1所述之光學補償膜，其中該基材為一雙折射性基材，且該第一厚度為1.6μm至1.7μm，第二厚度為1.7μm至1.8μm，該第三厚度為2.0μm至2.1μm。
7. 如請求項1所述之光學補償膜，其中該基材為一光學等向性基材，且該第一厚度為約2.3μm至約2.4μm，第二厚度為約2.4μm至約2.5μm，且該第三厚度為約2.7μm至約2.8μm。
8. 一種光學補償膜，包含：一基材；一微結構層，形成於該基材之一表面上，該微結構層包含複數個第一微結構以及複數個第二微結構，該些第一微結構以及該些第二微結構係規則排列於該基材上，且每一該些第一微結構鄰接一該些第二微結構之第一側，每一該些第二微結構之相對於該第一側之第二側不與該些第一微結構鄰接以暴露出該基材，其中每一該些第一微結構之一厚度大於每一該些第二微結構之一厚度；以及一液晶層，覆蓋該微結構層以及該基材，其中該液晶層在該些第一微結構上方、該些第二微結構上方以及該基材上方分別具有一第一厚度、一第二厚度以及一第三厚度，且該第一厚度小於該第二厚度，該第二厚度小於該第三厚度。
9. 一種製造光學補償膜之方法，包含： 形成一紫外光可硬化樹脂層於一基材上；以一物件印壓該紫外光可硬化樹脂層，以形成一微結構層，其中該微結構層具有一第一高度及一第二高度，且該第一高度不同於該第二高度；以紫外光照射該微結構層，使該微結構層硬化；以及形成一液晶層於硬化之該微結構層上方，該液晶層具有一第一厚度、一第二厚度以及一第三厚度，且該第一厚度小於該第二厚度，該第二厚度小於該第三厚度。